Закон Всесвітнього тяжіння

Міністерство освіти і науки України

ДНЗ «Вінницький центр професійно – технічної освіти технологій та дизайну»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 «Гравітаційна взаємодія. Закон всесвітнього тяжіння»

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                 Викладач

Кравчук О. М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вінииця 2019

Тема уроку:  Гравітаційна взаємодія. Закон всесвітнього тяжіння.

 

Дидактична мета уроку: Сформувати поняття гравітаційних сил; вивчити закон  всесвітнього тяжіння, ознайомитись з історією  його відкриття, показати межі   застосування закону,  його універсальний характер та практичне значення

 

Розвивальна мета уроку: Розвивати пізнавальну активність, логічне мислення, пам'ять, зосередженість, увагу, навички колективної творчості та комунікативні здібності учнів.

 

Виховна мета уроку: Виховувати цілеспрямованість в досягненні поставленої мети та відповідальне відношення до праці.

 

Тип  уроку:   Урок вивчення нового матеріалу

 

Технічні засоби: Комп’ютер, мультимедійний проектор, дошка

 

Демонстрації: презентація «Закон всесвітнього тяжіння», яка включає відеофрагменти, що ілюструють та пояснюють закон всесвітнього тяжіння; портрети вчених.

 

Міжпредметні зв’язки:астрономія, математика, історія

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хід уроку

                                                                            ЕПІГРАФ

Уранці, коли пробуджуєшся, спитай

                      себе: «Що я маю зробити?»

Увечері, перш ніж заснути:

«Що я зробив?»

Піфагор

 

 

І. Організаційний момент

Створення психологічної атмосфери уроку; підготовка необхідного обладнання; залучення учнів до ділового ритму уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів ( слайд 1)

Перш ніж ми перейдемо до вивчення нового матеріалу, давайте пригадаємо пройдений матеріал, і зробимо це у вигляді фізичного диктанту.

1. Які є три основні сили, за допомогою яких можна пояснити всі явища в природі. (сила тяжіння, сила пружності, сила тертя)
2. Як називається міра взаємодії одного тіла на інше? (Сила)
3. Як називається алгебраїчна сума всіх сил, що діють на тіло? (Рівнодійна сил)
4. Як визначити рівнодійну сил, якщо сили діють на тіло під кутом? (за правилом паралелограма або трикутника)
5. Якщо сума всіх прикладених до тіла сил дорівнює нулю, то тіло рухається….( рівномірно прямолінійно або перебуває у стані спокою)
6. Властивість тіл, яка виявляється в тому, що швидкість тіл залишається сталою до того моменту, доки на них не подіють інші тіла. (Інертність)
7. Чому дорівнює прискорення вільного падіння? (g = 9,8 м/с²)
8. Запишіть формулу першого закону Ньютона. (F=0, v=0)
9. Запишіть формулу другого закону Ньютона. (F=ma)
10. Запишіть формулу третього закону Ньютона. (F₁=-F₂)

ІІІ. Мотивація теми уроку (слайд 2, 3)

 Поміркуйте.

• Чому Місяць не падає на Землю?
• Чому існує Сонячна система (не розлітається в космічному просторі)?
• Як зважити Землю?
• Чому виникають морські припливи й відливи?

Відповідь на ці запитання ми зможемо дати наприкінці нашого уроку. І не лише на це. Ми дізнаємось:

• Про історію відкриття гравітаційної взаємодії.
• Формулювання закону всесвітнього тяжіння та його математичний запис (формулу).
• Межі застосування закону всесвітнього тяжіння
• Прояви та застосування закону всесвітнього тяжіння. 

ІV. Повідомлення теми й мети уроку (слайд 4, 5, 6)

Записати в конспект число, тему уроку «Гравітаційна взаємодія. Закон всесвітнього тяжіння».

 

V. Вивчення нового матеріалу (слайд 7-27)

 

 

 

 

 

М. Коперник                        Т. Браге                         Й. Кеплер                        Г. Галілей

 

 

 

 

 

                             Автор закону всесвітнього тяжіння І.Ньютон

          В курсі фізики 8 класу ви познайомилися з видами взаємодій. Тоді ж були введені поняття гравітаційної взаємодії та гравітаційних сил, з якими взаємодіють всі тіла із Землею та між собою.

          Що таке гравітаційна взаємодія?       

          Гравітаційна взаємодія - взаємодія, яка властива всім тілам у Всесвіті й виявляється в їхньому взаємному притяганню одне до одного.

          Що таке гравітаційні сили?

 Гравітаційні сили –це сили всесвітнього тяжіння

Взаємодія  між тілами здійснюється  через поле. Що це за поле?

Гравітаційне поле–  особливий вид матерії, зарахунок якої здійснюються гравітаційна взаємодія.

Які властивості має гравітаційне поле? 

1. Існує навколо  будь-якого тіла.
2.  Має всепроникну здатність.
3. Здійснює притягання  між тілами.
4. Характеризується  гравітаційним зарядом- масою

З історії відкриття закону всесвітнього тяжіння

          Датский астроном Тіхо Браге (1546-1601), тривалий час спостерігав за рухом планет, накопичив велику кількість  цікавих даних, але не зміг їх обробити.

           В 1515 року Микола Коперник завершив свою першу астрономічну працю “Commentariolus” (“Коментарі”), у якій розглядалась можливість обертання Землі та інших планет навколо Сонця.

          У 1609 року Йоган Кеплер видав книжку  “Нова астрономія”, в якій сформулював основні закони руху планет, спираючись на результати спостережень Тіхо Браге.

          Коли у 1665 р. в Англії спалахнула епідемія чуми, двадцятирічний     Ісаак Ньютон, який щойно закінчив Кембріджський університет, змушений був два роки рятуватись у рідному селі.

          “У той час я був у розквіті своїх винахідницьких сил”, - писав про себе вчений.  Думка про єдиний закон тяжіння прийшла йому в голову, коли він побачив падаюче яблуко.  “Чому падає яблуко. І не тільки яблуко – усі тіла падають на Землю, тому що Земля їх притягує.”

          У 1667 р. англійський фізик Ісаак Ньютон, аналізуючи матеріали астрономічних спостережень, застосував сформульовані ним закони динаміки до руху Місяця. Йому було відомо, що Місяць обертається навколо Землі фактично по коловій орбіті. Але це можливо тільки тоді коли на тіло діє певна сила, яка надає йому доцентрового прискорення. Як би такої сили не було, то Місяць за законом інерції рухався б прямолінійно рівномірно.  Ньютон припустив, що такою силою є сила взаємного притягання між Землею та Місяцем.

Ньютон довів, що сила притягання між тілами залежить від мас і досягає помітного значення тоді, коли одне з тіл має досить велику масу  (наприклад, Земля і Місяць)

Ньютон дійшов до таких висновків:

• Сила, з якою тіло притягається до Землі рівна силі, з якою Земля притягається до тіла.
• Притягання існує не тільки в межах Землі, а й на великих відстанях від неї.

         Проаналізувавши матеріали астрономічних спостережень і об’єднавши свої висновки, І. Ньютон сформулював закон всесвітнього тяжіння.

Тіла притягуються одне до одного із силою, модуль якої прямо пропорційний добутку мас взаємодіючих тіл і обернено пропорційний квадрату відстані між ними.

Де m₁ – маса першого тіла;     

m₂ – маса другого тіла;

G – коефіцієнт пропорційності.

          Коефіцієнт пропорційності G називається гравітаційною сталою.  

Фізичний зміст гравітаційної сталої

         Гравітаційна стала чисельно дорівнює силі притягання між двома матеріальними точками масою 1 кг, розташованими на відстані 1 м один від одного

G= 6,67 10 ^-11  Н*м²/кг ²

Застосування  закону

          Маса Землі. Встановлення точного значення гравітаційної сталої дало можливість визначити масу нашої планети.

М_ = 5,98·10²⁴ кг  

          Визначення мас планет. Застосування закону всесвітнього тяжіння дало можливість уточнити третій закон Кеплера, що дає змогу визначити маси планет та їх супутників.

          Припливи і відпливи. На основі залежності сили гравітаційного притягання від відстані пояснюється існування двічі на добу припливів та відпливів у гідросфері і літосфері Землі.

          Комета Галлея. Спираючись на закон всесвітнього тяжіння та аналізуючи спостереження комет у 1531, 1607, 1682 р.р.,  англієць Едмунд Галлей з’ясував ідентичність комет та передбачив її появу у 1759 р.

          Відкриття Нептуна. Базуючись на збудженнях у русі Урану, француз  У. Леверье та англієць Д.Адамс розрахували положення нової планети, яка була відкрита 1846 року німцем Й.Галле.

VІ. Закріплення нового матеріалу (слайд 28, 29)

Задача 1

Визначте силу притягання між Землею і Сонцем, якщо маси їх відповідно дорівнюють 6*10²⁴ та 2*10³⁰ кг, а відстань між ними 1,5*10¹¹ м.

Задача 2 

З якою силою притягуються одне до одного два тіла масою по 2 т, якщо відстань між ними дорівнює 0,1 км?

VІI. Підсумок уроку та рефлексія (слайд 30, 31)

 Сьогодні на уроці ми сформулювали поняття гравітаційних сил; вивчили закон  всесвітнього тяжіння, ознайомилися з історією  його відкриття, та його універсальний характер

 За легендою Ньютон зробив своє відкриття завдяки яблуні, що росла в його саду. У журналі Сучасна фізика англійський учений Кизінг – викладач Йорського університету опублікував статтю Історія Ньютонівської яблуні. У ній він дотримується думки, що легендарна яблуня була єдиною у саду Ньютона і пережила великого вченого, «загинула» у 1820 році під час сильної грози, крісло зроблене з цього дерева зберігається в Англії у приватній колекції.

Будь-ласка дайте відповіді на такі питання:

Сьогодні я

• дізнався - …
• навчився - …
• зрозумів - …

VІІI. Оцінювання навчальних досягнень учнів

IХ. Домашнє завдання (слайд 32)

• В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий  Фізика 10, §11 (ст.66-71)– опрацювати;
• повідомлення про Г. Кавендіша